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人工智能+系统布局智慧电网规划研究报告

一、总论

1.1项目背景与必要性

1.1.1政策背景

随着全球能源结构转型与“双碳”目标的推进，电力系统正经历从传统电网向新型电力系统的深刻变革。我国“十四五”规划明确提出“加快数字化发展，建设数字中国”，能源局《“十四五”现代能源体系规划》也强调“推动能源与现代信息技术深度融合，提升电网智能化水平”。人工智能作为新一轮科技革命的核心驱动力，其在电力系统中的应用已上升至国家战略层面。2023年国家发改委《关于加快建设全国一体化大数据中心协同创新体系的指导意见》进一步指出，要“推动人工智能与能源电力行业深度融合，构建智慧电网新生态”。在此背景下，开展“人工智能+系统布局智慧电网规划研究”，既是响应国家能源数字化转型的必然要求，也是抢占全球能源科技竞争制高点的战略举措。

1.1.2电网发展需求

当前，我国电网发展面临多重挑战：一是新能源（风电、光伏）大规模并网导致系统波动性加剧，传统调度模式难以精准预测出力与负荷；二是特高压交直流混联电网规模扩大，安全稳定运行控制复杂度呈指数级增长；三是用电侧多元化、个性化需求凸显，传统配电网络灵活性与互动性不足；四是电网设备运维成本高、故障定位效率低，亟需智能化手段提升管理效能。传统电网依赖固定模型与人工经验的运行模式已难以适应新型电力系统的发展需求，亟需通过人工智能技术重构电网规划、运行、管理全流程，实现源网荷储协同优化与系统效率提升。

1.1.3人工智能技术驱动

近年来，人工智能技术取得突破性进展，机器学习、深度学习、知识图谱、强化学习等算法在数据处理、模式识别、动态优化等方面展现出强大能力。在电力领域，AI已成功应用于新能源功率预测（如LSTM模型提升预测精度至95%以上）、设备故障诊断（如基于图像识别的输电线路巡检效率提升60%）、智能调度决策（如强化学习算法降低电网运行成本5%-8%）等场景。技术的成熟为“人工智能+智慧电网”的系统化布局提供了坚实基础，通过构建数据驱动、模型支撑、智能决策的新型电网架构，可破解传统电网的瓶颈问题，推动电网向“自感知、自决策、自进化”的智慧化方向升级。

1.2研究目标与主要内容

1.2.1研究目标

本研究旨在构建“人工智能+智慧电网”的系统化规划框架，明确技术路径与实施策略，最终实现三大目标：一是突破AI与电网融合的关键核心技术，形成自主可控的智慧电网技术体系；二是设计覆盖“发-输-变-配-用-储”全环节的智慧电网架构，提升电网安全性、经济性与绿色性；三是提出分阶段实施路线图，为我国智慧电网建设提供可复制、可推广的规划方案，支撑新型电力系统高效运行。

1.2.2主要内容

研究内容包括四个核心模块：一是“人工智能+智慧电网”系统架构设计，基于分层解耦理念，构建“感知层-数据层-算法层-应用层”四层架构，明确各层级功能与技术接口；二是关键技术研发，聚焦AI大模型在电网中的应用、多源异构数据融合、数字孪生电网构建等方向，突破高维数据处理、实时决策优化等技术瓶颈；三是应用场景规划，针对新能源消纳、智能调度、故障自愈、综合能源服务等典型场景，设计AI赋能解决方案；四是实施路径与保障机制，制定近期（1-3年）、中期（3-5年）、远期（5-10年）发展目标，配套政策、资金、人才等保障措施。

1.3研究范围与技术路线

1.3.1研究范围

本研究以国家电网公司经营区域为对象，涵盖省级、地市级、区县级三级电网，重点研究人工智能技术在发电侧（新能源预测与调度）、输电侧（设备状态监测与故障预警）、配电侧（网格化运维与负荷调控）、用电侧（需求响应与能效管理）、储能侧（充放电优化与容量配置）的应用。研究边界不包括电网一次设备硬件升级，聚焦AI技术与电网软件系统的深度融合。

1.3.2技术路线

采用“理论分析-技术攻关-场景验证-方案优化”的研究路径：首先，通过文献调研与实地调研，梳理国内外“AI+智慧电网”实践经验与痛点问题；其次，结合电力系统物理模型与AI算法，构建多模态融合的智能模型框架；再次，选取典型省份开展试点应用，验证技术在复杂场景下的有效性；最后，基于试点反馈迭代优化规划方案，形成标准化指南。技术路线强调“数据驱动+知识引导”的双轮驱动，既依托电网海量数据训练AI模型，又融合电力系统专家知识提升模型可解释性与可靠性。

1.4预期效益与结论

1.4.1经济效益

1.4.2社会效益

智慧电网建设可提升供电可靠性，预计将实现城市地区供电可靠率99.99%以上，农村地区99.95%以上，减少停电损失；促进清洁能源消纳，助力“双碳”目标实现，预计2030年可支撑新能源装机容量占比超50%；优化能源配置，缓解区域能源供需矛盾，为工业、居民提供稳定、绿色、经济的电力供应。

1.4.3技术效益

研究将形成一批具有自主知